高速重载静压推力轴承润滑技术

静压推力轴承由于能够实现运行高精度、低功耗、低功率驱动、良好吸振性能、工作寿命长和高稳定性的要求，已成为能源、交通、重型机械、航空航天、舰船制造和国防等国家重点行业领域大型数控装备的核心部件。高速重载工况下油膜剪切发热和支承油膜压力增大，油膜急剧变薄，局部形成边界润滑或干摩擦，进而经常出现摩擦学失效现象。提高重型数控装备静压推力轴承的旋转速度和承载能力，是目前亟待解决的瓶颈问题。针对静压推力轴承高速重载效应及摩擦学失效问题，系统研究润滑性能与油垫结构参数之间关系及其影响规律。建立考虑热变形和弹性变形的间隙油膜润滑性能预测模型，研究润滑性能预测的关键技术，从而实现润滑性能的提前预报。系统研究并揭示高速和重载对润滑性能的作用机制，研究揭示润滑性能的关键影响因素和影响规律，获得高速重载静压推力轴承的润滑性能和摩擦学失效预测与控制的理论与方法，从而实现静压推力轴承高速重载稳定运行。

前言
第1章 绪论
1.1 高速重载静压推力轴承润滑性能研究意义及现状
1.1.1 静压推力轴承润滑性研究方面
1.1.2 静压推力轴承温度场研究方面
1.1.3 静压推力轴承速度场研究方面
1.1.4 静压推力轴承压力场研究方面
1.1.5 静压推力轴承结构优化研究方面
1.2 静压支承原理及特点
1.2.1 概述
1.2.2 静压支承原理
1.2.3 液体静压支承的特点
1.3 润滑技术发展趋势
1.3.1 润滑技术的近期新发展
1.3.2 自润滑技术
1.3.3 润滑技术的发展前景
1.4 静压推力轴承的研究进展
1.5 本书的主要内容
参考文献
第2章 静压推力轴承润滑理论及分类
2.1 润滑油的物理性质
2.1.1 密度
2.1.2 黏度
2.2 层流和紊流及其流态判定
2.2.1 层流
2.2.2 紊流
2.2.3 层流和紊流流态判定
2.3 牛顿定律
2.4 轴承结构形式及特点
2.5 径向静压轴承
2.5.1 结构及工作原理
2.5.2 径向静压轴承的特点及应用
2.6 静压推力轴承
2.6.1 结构及工作原理
2.6.2 静压推力轴承的特点
2.6.3 油腔的选择
2.6.4 垫式和腔式静压推力轴承
2.7 液体静压导轨的分类
2.7.1 开式液体静压导轨
2.7.2 闭式液体静压导轨
2.8 液体静压导轨的供油系统
2.8.1 开式液体静压导轨的供油系统
2.8.2 闭式液体静压导轨的供油系统
2.8.3 液体静压导轨供油系统选取
参考文献
第3章 高速重载静压推力轴承润滑理论
3.1 静压推力轴承工作原理
3.2高速重载静压推力轴承润滑性能
3.2.1 静压推力轴承润滑机理
3.2.2 平行平板间流量
3.2.3 相对运动平行平板间流量
3.2.4 圆台形平面间隙流量
3.2.5 环形油腔平面油垫流量
3.3 扇形腔静压推力轴承润滑性能控制方程
3.3.1 扇形腔模型
3.3.2 流量方程
3.3.3 膜厚方程
3.3.4 承载力方程
3.3.5 刚度方程
3.3.6 摩擦力方程
3.3.7 摩擦功率方程
3.3.8 温升方程
3.4 圆形腔静压推力轴承润滑性能控制方程
3.4.1 等面积当量半径概念
3.4.2 流量方程
3.4.3 膜厚方程
3.4.4 承载能力方程
3.4.5 刚度方程
3.4.6 摩擦力方程
3.4.7 摩擦功率方程
3.4.8 温升方程
3.5 环形腔静压推力轴承润滑性能控制方程
3.5.1 油腔的承载能力
3.5.2 油腔的流量
3.5.3 油垫的总功耗
3.5.4 油液的温升
3.6 数控车床静压导轨设计实例
3.6.1 工作台静压导轨供油系统的组成
3.6.2 静压导轨的有效承载面积、压力及流量计算
3.6.3 静压导轨供油系统油管的内径计算
3.6.4 静压导轨供油系统中的压力损失
3.6.5 静压导轨供油系统液压元件及液压系统的发热量计算
3.6.6 液压泵的驱动功率计算和泵的选择
3.6.7 油箱设计
3.6.8 冷却器的选择
3.6.9 过滤器的选择
3.6.10 溢流阀的选择
参考文献
第4章 润滑性能数值计算方法
4.1 数值计算环境
4.2 计算流体动力学方程
4.2.1 质量守恒方程
4.2.2 动量守恒方程
4.2.3 能量守恒方程
4.3 湍流基本方程
4.4 控制方程离散
4.4.1 离散方法
4.4.2 离散格式
4.5 离散求解边界条件
参考文献
第5章 高速重载静压推力轴承结构效应
5.1 润滑性能数值模拟环境及前处理
5.1.1 数值模拟环境
5.1.2 间隙流体几何模型及网格生成
5.1.3 边界条件设定及求解结果分析
5.2 油腔形状对润滑性能的影响
5.2.1 油腔形状对温度场的影响
5.2.2 油腔形状对压力场的影响
5.2.3 油腔形状对速度场的影响
5.3 封油边尺寸对圆形腔静压推力轴承润滑性能的影响
5.3.1 封油边尺寸对温度场的影响
5.3.2 封油边尺寸对压力场的影响
5.3.3 封油边尺寸对速度场的影响
5.4 油腔深度对圆形腔静压推力轴承润滑性能的影响
5.4.1 油腔深度对温度场的影响
5.4.2 油腔深度对压力场的影响
5.4.3 油腔深度对速度场的影响
参考文献
第6章 高速重载静压支承摩擦副变形计算
6.1 对流换热与对流换热系数的计算
6.1.1 对流换热过程的分类
6.1.2 影响对流换热的因素
6.1.3 对流换热系数的计算
6.2 静压支承温度场数值模拟
6.2.1 导热微分方程的推导
6.2.2 初始条件和边界条件
6.3 工作台和底座的温度场数值模拟
6.3.1 导人模型和网格划分
6.3.2 设置初始条件和边界条件
6.3.3 转速对温度场的影响
6.3.4 转速对压力场的影响
6.3.5 油膜温升理论计算
6.3.6 工作台和底座的温度场分析结果
6.4 工作台和底座的变形场数值模拟
6.4.1 热弹性力学的平衡微分方程
6.4.2 弹性力学的平衡微分方程
6.4.3 静压支承变形场计算
6.5 润滑油膜预测模型
参考文献
第7章 高速重载匹配关系及摩擦学失效
7.1 高速重载匹配关系
7.1.1 矩形支承的承载能力
7.1.2 矩形支承的流量
7.1.3 工作台相对滑动时的液体摩擦扭矩
7.1.4 载荷与转速的关系式
7.2 摩擦学失效机理
7.2.1 概述
7.2.2 油膜润滑的预测模型
7.3 摩擦学失效预防措施及方法
7.3.1 静压推力轴承油膜动压效应形成原理
7.3.2 预防摩擦学失效的具体措施
参考文献
第8章 动静压润滑推力轴承工作原理及控制方程
8.1 动静压润滑推力轴承研究现状
8.2 动压推力轴承工作原理
8.3 静压推力轴承工作原理
8.4 动静压润滑推力轴承结构
8.5 动静压油垫扇形油腔的承载能力及腔内流量
8.5.1 扇形油腔的有效承载面积
8.5.2 扇形油腔的流量
8.5.3 雷诺方程
8.5.4 动压油楔的压力计算方程
8.6 动静压润滑性能数值模拟前处理
8.6.1 概述
8.6.2 油膜几何模型的生成及油膜网格的划分
8.6.3 边界条件设定及求解结果
8.7 动静压润滑性能油楔尺寸特性
8.7.1 油膜润滑性能的楔形长度特性
8.7.2 油膜润滑性能的楔形高度特性
参考文献
第9章 高速重载静压推力轴承润滑性能实验
9.1 实验设备
9.2 立式车床工作台装配工艺设计
9.2.1 概述
9.2.2 立式车床工作台装配技术要求及主要工序
9.2.3 工作台主要精度及检查方法
9.3 工作台装配过程
9.3.1 工作台装备准备
9.3.2 工作台底座注胶
9.3.3 工作台装配
9.3.4 驱动组件装配
9.4 实验方法
9.4.1 实验步骤
9.4.2 检验关键部件
9.4.3 精调工作台底座
9.4.4 传感器的安装
9.5 温度场实验数据采集与分析
9.6 间隙油膜厚度实验结果与分析
9.6.1 空载时的油膜厚度
9.6.2 载重时的油膜厚度
9.7 支承摩擦副变形实验数据采集与分析
9.7.1 空载时的摩擦副变形
9.7.2 载重时的摩擦副变形
参考文献